文档介绍：拜耳法氧化铝生产中的有机物
有机物的积累和危害是大多数拜耳法氧化铝厂必须面对的问题。溶液中有机物含量较高时,其所产生的负面影响往往是多方面的,工厂的产量、产品质量及其它技术经济指标将因此受到严重影响。文献[1]报道,仅澳大利亚每年由于有机物造成的氧化铝产量损失就达130万吨。某些有机物的存在使生产砂状氧化铝变得困难。因此,有机物问题成为氧化铝生产中的主要研究方向之一。国外就拜耳法生产中有机物的行为、对生产过程的影响及其排除方法等进行了长期的、大量的研究,取得了重要进展。
我国大多数氧化铝厂采用混联法或烧结法生产,有机物的影响很小或完全不存在。平果铝业公司氧化铝厂是我国目前唯一的采用纯拜耳法生产的工厂,投产较晚,原矿中的有机物含量也较低,有机物的影响需继续观察和研究。我国在“九五”期间进行的中、低品位铝土矿选矿研究取得了重大的进展,但除原矿中部分有机物进入精矿外,还有一定数量的浮选药剂被带入精矿,这种浮选药剂在拜耳法生产中的行为及其影响如何,尚未见诸文献报道,非常值得重视。
拜耳法溶液中的有机物
拜耳法溶液中的有机物主要来自铝土矿,絮凝剂、消泡剂、脱水剂等添加剂也会带入少量有机物。但据文献报道,其数量和影响均较小。-%,%%(某些地表矿)。热带铝土矿中有机碳含量较高,~%,而一水硬铝石型铝土矿中的含量则较低,%。南美、非洲、澳大利亚铝土矿中的有机物含量较高,而欧洲、俄罗斯和中国的大多数铝土矿有机物含量较低。
铝土矿中的有机物分为腐殖质和沥青两种[2]。腐殖质主要成分为木质素转变的产物—腐殖酸。腐殖质成分复杂,其平均元素组成为,%:58%C,36%O2,4%H2,2%N2及其它杂质。腐殖质易溶于碱液。沥青中的C和H含量比腐殖质中的高,实际上不溶于碱液。据文献[3],铝土矿高压溶出时,腐殖质几乎全部溶入溶液,而沥青的溶出率不高于10%,在赤泥浆液稀释及沉降分离过程中,又全部析出进入赤泥。Jose G. Pulperiro等[4]报道,在铝土矿溶出条件下,60-90%的腐殖质溶解于强苛性碱溶液中,生成腐殖酸钠。不溶解的腐殖质是由于被铝土矿中不溶的无机物结合或吸附。
虽然原矿中有机物的含量一般不高,在铝土矿溶出时也非全部进入溶液,但由于种分母液与洗液是循环的,拜耳法流程中的有机物会逐渐积累,直至达到进出平衡为止。溶液中有机物的平衡浓度主要取决于铝土矿中有机物的含量及其组成,也与溶出条件等有关。一般情况下,拜耳溶液中有机碳含量为7-15g/L,在极端情况下可达25g/L[5]。文献[6]报道,处理热带铝土矿的德国施塔德氧化铝厂的溶出液中,有机碳含量甚至高达34g/L。
Β. Α. Зинченко[7]早期所作的乌拉尔氧化铝厂有机物的平衡表明:随铝土矿(一水硬铝石型)%,%来自面粉(当时用作赤泥絮凝剂),而赤泥排走的有机物占全部有机物总量的83%,仅有17%进入溶液。进入溶液中的有机物主要随苏打结晶(据有关资料,~%)和氢氧化铝排出,%%,按对进入溶液中的有机物总量计算,%%,其余则随苏打苛化后的石灰渣、蒸发母液等排出或循环。
文献[4]列举了铝土矿中的有机碳在浸出过程中降解产物的一组典型数据:其中成为碳酸钠的占15%,草酸钠10%,溶解的有机物钠盐(TOC)占55%,20%的有机碳未溶出而进入赤泥。
. Grocott[8]测定了澳大利亚Darling Range铝土矿中总碳在浸出过程中(150°C,实验室条件下)的平衡。该矿中有机碳占总碳量的80%,20%为无机碳。浸出时总碳的40%进入赤泥,其余60%中变成草酸钠、非草酸钠形态有机物以及碳酸钠形态的碳分别占10%,40%和10%。
文献中还报道了一些国外拜耳法厂溶液中有机物的含量、组成及性质等情况,因各自处理的铝土矿及生产工艺不同而存在较大差异。
G. Lever,J. C. Guthrie,K. Yamada,P. T. The, N. Brown,C. Sato,K. Solymar,S. ,Gilbert 、存在形态、溶解度、分子量及各种有机物的含量等进行了广泛深入的研究[9-19]。采用了诸如气相色谱法(GC)、凝胶渗透色谱法(GPC)、气相色谱/质谱法(GC/MS)、红外光谱以及根据溶液中各有关离子形态的热力学数据建立草酸钠与三水铝石在拜耳法溶液中溶解度(种分条件下)的物理化学模型等现代检测手段和